A N N R L É Ś
(J N I V E R S I T A T I S MARIAE C G R 1 E-SK LÔ D O WSK A LU BLIN —POLONIA
VOL. I, 4. SECTIO AA 19 4 6
Z Zakładu Chemii Fizycznej Wydziału Matem. Przyrodniczego Uniwersytetu M.C.S. w Lublinie.
Kierownik : Zast. Prof. Dr Andrzej Waksmundzki.
Andrzej WAKSMUNDZKI
O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym.
(On the relation between the surface tension and the dielectric potential).
Rozpuszczenie w wodzie substancji kapilarnie aktywnej powoduje zmianę napięcia powierzchniowego na skutek obecności zaadsorbowa
nych drobin na jej powierzchni. Na podstawie rozważań termodynamicz
nych doszedł W. G i b b s do znanego ogólnie ujęcia zależności pomię
dzy koncentracją ciała zaadsorbowanego na jednostce powierzchni (Г), jego koncentracją w wewnątrz roztworu (c) i napięciem powierz
chniowym (a).
г — _ c- d q RT. dc
Doświadczenia Lewis’a1), Donnan’a i Barkera2) Mc.
B a i n ’ a3), Langmuir’a4) i Harkins’a5) wykazały, że wzór Gibbs’a jest słusznym tylko w pewnym, dalekim od dokładności, przybliżeniu, zwłaszcza w przypadku roztworów bardziej stężonych. Po
prawka, polegająca na zastąpieniu koncentracji pojęciem aktywności nie wiele zmienia postać rzeczy, nie usuwa bowiem wykazywanych odstępstw.
Zmiany napięcia powierzchniowego zależnie od stężenia substancji w roztworze były przedmiotem badań Traube’go6) i Szyszko w- skiego7), które ostatni ujął w postaci empirycznego wzoru:
4 = i -sin ( 4 + o. °o A
gdzie: a — napięcie powierzchn. roztworu a0 == napięcie powierzchn. czystej cieczy A i В stałe charakteryst.
Funkcja ta wykazuje stały spadek napięcia powierzchniowego ze wzrostem koncentracji roztworu i osiąga przy pewnym stężeniu wartość graniczną, charakterystyczną dla dalej substancji.
4*
50 A. Waksmundzki
Przyjmując założenia W. G i b b s a o równoległości adsorpcji ze zmianami napięcia powierzchniowego Langmuir8) powiązał równanie Szyszkowskiego z wzorem G i b b s ’ a i uzyskał wyrażenie na wartość graniczną:
Г = B°Q 00 2,302 . RT
Według Langmuira tworzą na powierzchni zaadsorbowane drobiny w wypadku maksymalnej adsorpcji rodzaj gęsto zbitej, jedno- molekularnej warstewki. Z ostatniego wyrażenia wynika, że wartość zależy tylko od wielkości B, która jest jednakowa dla danego sze
regu homologicznego związków. Skoro tak jest, to ilość drobin, two
rzących film na jednostce powierzchni (1 cm2) jest również jednakowa dla różnych substancji o tej samej grupie polarnej. To zaś jest możli- wem tylko wtedy gdy warstewkę tworzyć będą gęste obok siebie, w jed
nakowy sposób ustawione, zorientowane drobiny.
Ponieważ drobiny adsorbujących się substancji są zarazem dipolami a więc wykazują nazewnątrz pewne pole elektryczne, przeto występują równocześnie z adsorpcją i orientacją ich na powierzchni obok zmian napięcia powierzchniowego zmiany napięcia elektrycznego, t. zw. potencjał dielektryczny °).
W dzisiejszym stanie wiedzy nie można oddzielać zjawisk kapilar
nych od elektrycznych. Zmiany własności powierzchniowych, wywołane obecnością kapilarnie aktywnej substancji w roztworze wyrażają się więc tak w postaci napięcia powierzchniowego, jak i potencjału dielektrycz
nego. Adsorpcja drobin nieobojętnych pod względem elektrycznym musi niewątpliwie mieć również wpływ na wielkość samego napięcia powierzchniowego.
W tych rozważaniach czynnik sił elektrycznych nie był jednak długi czas brany w rachubę. W. Gibbs wyprowadził równanie na adsorpcję przy użyciu pojęcia potencjału termodynamicznego
$ — Cl — TS + W
(gdzie: U = energia wewnętrzna, T = temperatura bezwzględna, S= en
tropia, W = praca)
w którym uwzględnił wielkość pracy wykonanej przez napięcie po
wierzchniowe, przy panującej koncentracji składników w roztworze i na powierzchni. W rachunku tym został pominięty czynnik pracy elektrycz
nej, gdyż za czasów Gibbsa zjawiska elektryczne powierzchni, nie były znane. Jak już nadmieniono elektryczne siły będą mieć także wpływ na kształtowanie się wielkości napięcia powierzchniowego. Problem ten wysuwają rozważania teoretyczne B. K a m i e ń s к i e gjo 10). Uwzględ-
51 O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym
niając czynnik elektryczny autor ten wprowadza na podstawie termody
namiki ostateczną zależność w postaci wzoru:
Z « - 1 \ 2/з к (Te - T) Г 4 ’ Ч л Л H-2 2/з
---ïï--- = 1з I °» + Tier/J
Zależność powyższa odnosi się do czystych cieczy i, jak widzimy, wiąże napięcie powierzchniowe (a) z momentem dipolowym (|i) oraz uwzględnia stałą dielektryczną ośrodka ( = ).
Obecność pola elektrycznego wokół drobiny kształtuje aktywność kapilarną substancji i potencjał dielektryczny oraz wywiera wpływ na wartość napięcia powierzchniowego. Składowa pionowa pola wyraża się w tym wypadku jako potencjał dielektryczny, zaś składowa równoległa do powierzchni wpływa na zmiany napięcia powierzchniowegołl).
To, że czynnik elektryczny wpływa na zmiany wartości napięcia po
wierzchniowego, obserwujemy w przypadku zjawisk elektrokapilarnych rtęci. Najlepiej wyjaśnia zmiany napięcia powierzchniowego rtęci w za
leżności od polaryzacji elektrycznej powierzchni teoria L i p p m a n ’ a i H e I m h о l t z ’ a 12). Napięcie powierzchniowe rośnie w miarę, jak ładunek elektryczny powierzchni maleje; gdy natomiast ładunek wzrasta, maleje napięcie powierzchniowe. Pochodzi to stąd, że jednoimienne naboje elektryczne na powierzchni odpychają się wzajemnie i przeciw
działają tendencji napięcia powierzchniowego, które dąży do zmniejszenia swobodnej powierzchni cieczy. Efektem tego działania jest coraz sil
niejsze obniżanie się wartości napięcia powierzchniowego w miarę, jak powiększa się nabój elektryczny powierzchni. Powierzchnia czystej wody zachowuje się odmiennie. Wysokie napięcie powierzchniowe wody pochodzi (poza innymi czynikami) wg. B. Kamieńskiego13) od pewnej orientacji dipoli wody, przy której następuje ich wzajemne przyciąganie.
Działanie sił elektrycznych, styczne do powierzchni, jest w tym wypadku zgodne z działaniem sil powierzchniowych i dodając się do nich, potę
guje wielkość napięcia powierzchniowego wody.
Zagadnienie wzajemnego stosunku obu tych własności powierzchnio
wych było przedmiotem szeregu prac, które miały wykazać doświadczal
nie, do jakiego stopnia zachodzi pomiędzy nimi związek.
Z teoretycznych rozważań B. Kamieńskiego nie należy się spodziewać prostej zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym. Według Frumkina14) istnieje pomiędzy tymi wła
snościami powierzchniowymi paralelizm. O słuszności przewidywań tych może rozstrzygnąć doświadczenie. Na podstawie dużej ilości pomiarów, wykonanych w Zakładzie Chemi Fizycznej U. J. zauważył B. Kamień s к i, że dla niektórych związków zależność ta jest dość prosta, nato
miast przy związkach o bardziej złożonej budowie brak jest wyraźnego paralelizmu.
52 A. Waksmundzki
Dalszym przyczynkiem do zagadnienia, czy istnieje wspomniany paralelizm, czy też go brak, mogą być przeprowadzone pomiary poten
cjału dielektrycznego i napięcia powierzchniowego dla połączeń pirydy
ny i chinoliny. Badania zmian napięcia powierzchniowego i dielektrycz
nego od kwasoty roztworu, przedstawione w poprzednich pracach, po
zwalają na ocenę wzajemnej zależności obu tych własności. Dla łatwiej
szego porównywania zmian napięcia powierzchniowego z napięciem ele
ktrycznym wybrano sposób wyrażania zmian napięcia powierzchniowego za pomocą jego procentowej obniżki [(1— o). 100 = % Да]. Na podsta
wie graficznej funkcji napięcia powierzchniowego zależnie od zmian kwasoty uzyskujemy przy użyciu tej wartości % Да, obraz krzywych, od
wróconych o 180° w stosunku do rzeczywistego przebiegu zmian mie
rzonego napięcia. W ten sposób przebieg krzywych obu własności od
bywa się w zgodnym kierunku. Wykresy te umieściłem w pracy na temat: „Wpływ koncentracji jonów wodorowych na własności elektro
kapilarne roztworów połączeń pirydyny i chinoliny22). W pracy niniej
szej załączono, jako przykłady zależności dla kollidyny (rys. 1 i la) i dla chinoliny oraz Py-tetrahydrochinoliny (rys. 2 i 2a).
RYS. 1. RYS. la.
Już przy pobieżnym porównaniu wykresów zależności napięcia po
wierzchniowego i potencjału dialektrycznego od рн badanych roztwo
rów (np. kollidyny rys. 1 i la, lub chinoliny rys. 2 i 2a), zauważymy, że obniżce napięcia powierzchniowego towarzyszy naogół równoczesny wzrost potencjału dielektrycznego i odwrotnie. W niektórych wypadkach krzywe (wyrysowane w stosownej skali) zależności potencjału i napięcia powierzchniowego od kwasoty roztworu nawet się nakrywają. Przypadek
O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym 53 taki obserwujemy dla kollidyny (rys. 1 i 1a), oraz dla 0,01 n chinal- dyny. Tego rodzaju przebieg obu zmian wskazuje na istnienie daleko posuniętej równoległości między niemi. O istnieniu para- lelizmu świadczy zarówno podobny charakter krzywych obu napięć, jak również i jednakowe położenie ich punktów zwrotnych dla danej sub
stancji. Dalej fakt, że większa ilość grup polarych, obecna w drobinie, wywołuje zmniejszenie zmiany zarówno potencjału jak i napięcia po
wierzchniowego a wzrost drobiny o grupy niepolame zmiany te powięk
sza, wskazuje również na to, że własności te mają przebieg równoległy w stosunku do siebie. Uzasadnienie tego rodzaju równoległości leży w naturze obu zjawisk, których wspólną przyczyną jest adsorpcja drobin na granicy faz. Niezależnie od tłumaczenia, czy powstawanie potencjału pochodzi tylko od orientacji zaadsorbowanych dipoli16), czy przypuszczenie, że obserwowane zmiany potencjału są wynikiem usunięcia dipoli wod
nych i polaryzacji zaadsorbowanych dipoli substancji kapilarnie aktywnej17), przebieg potencjału w zależności od koncentracji ma charakter adsorp- cyjny, podobnie jak to ma miejsce przy napięciu powierzchniowym.
Z tego to powodu ujawnia się pomiędzy przebiegiem obu tych własno
ści pewien jakościowy paralelizm.
Jeżeli natomiast brać pod uwagę stosunek wielkości tych własno
ści dla różnych substancji i porównywać je z sobą, to w wielu wypad
kach spotykamy zachowanie się odmienne, brak widocznego paralelizmu.
Zdarza się mianowicie, że wielkość zmian potencjału dwóch różnych substancyj nie odpowiada ani co do wielkości, ani co do kierunku war
tościom zmian napięcia powierzchniowego. Przykładem tego są zmian- elektrokapilarne roztworów chinoliny i tetrahydrochinoliny (rys. 2 i 2a).
54 A. Waksmundzki
Z przebiegu krzywych widzimy, że tetrahydrochinolina obniża napię
cie powierzchniowe silniej aniżeli chinolina, natomiast potencjał diele
ktryczny wykazuje większy chinolina aniżeli tetrahydrochinolina. Na pod
stawie poprzednio przyjętego paralelizmu, należałoby sądzić z wielkości zmian potencjału, że chinolina będzie wykazywać również większą ob
niżkę napięcia powierzchniowego, zaś tetrahydrochinolina mniejszą. Zja
wisko to staje się zrozumiałym, jeżeli przyjąć bardziej nachyloną orien
tację drobin tetrahydrochinoliny do płaszczyzny powierzchi, aniżeli dro
bin chinoliny.
Założenie to uzasadnia uwodornienie rdzenia heterocyklicznego w tetrahydrochinolinie. Składowa pionowa pola elektrycznego jest na- skutek większego nachylenia mniejsza, co wyraża się mniejszą wartością potencjału; natomiast składowa pozioma staje się przez to większa. Duża wartość składowej równoległej wywołuje silne odpychanie się wzajemne dipoli o jednoimiennym ładunku elektrycznym. Wskutek tego sity elek
tryczne, dążąc do rozciągnięcia powierzchni przeciwdziałają siłom napię
cia powierzchniowego. Wynikiem tego jest duże obniżenie napięcia po
wierzchniowego. Podobne zupełnie zjawisko obserwował J. 1 n g I o t18) na przykładzie mentolu i mentonu oraz tymolu i karwakrolu. Widzimy z tego, że nie możemy na podstawie znajomości wielkości zmiany po
tencjału danej substancji w stosunku do innej określać wielkości zmian napięcia powierzchniowego i odwrotnie. Możliwość ta mogłaby zaistnieć tylko wtedy, gdybyśmy mogli określić wielkość składowej prostopadłej i równoległej pola elektrycznego i każdorazową obniżkę napięcia po
wierzchniowego, wywołaną działaniem czynnika elektrycznego.
O stosunku wzajemnym obu własności powierzchniowych najlepiej informują nas krzywe, ilustrujące ich współzależność, podane na rys. 3 i 4. Krzywe te zostały wyznaczone na podstawie zmierzonych wartości potencjału dielektrycznego i równoczesnej zmiany napięcia powierzchnio
wego, jakie wykazywały poszczególne roztwory badanych substancji.
Zmiany napięcia powierzchniowego, wyrażone jako °/o Д o przedstawia oś odciętych, wartości potencjałów dielektrycznych w miliwoltach (mV) odłożono na osi rzędnych.
Z diagramu tego widzimy, że dla kollidyny, chinoliny, pirydyny pikoliny wyraża się współzależność napięcia powierzchniowego i diele
ktrycznego linią zbliżoną do prostej; dla innych połączeń obraz tej funkcji jest bardziej złożony. Analizując bliżej jej graficzny przebieg zauważymy, że we wszystkich wypadkach zależność ta ma charakter podobny: początkowo jest prawie prostolinijną następnie ulega zakrzy
wieniu w miarę większego spadku napięcia powierzchniowego. Z tego wynika, że początkowo jednakowym obniżeniom napięcia powierzchnio
wego odpowiada mniej więcej proporcjonalny przyrost wartości potencjału, następnie przyrost ten staje się wolniejszy, natomiast obniżka napięcia
O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym 55
RYS.3.RYS.
56 A. Waksmundzki
powierzchniowego zachodzi coraz większa. W końcu potencjał wzrasta już tylko niewiele i utrzymuje się ostatecznie na jednej wysokości, a napięcie powierzchniowe ulega jeszcze pewnej, dość znacznej obniżce.
Otrzymane dla kollidyny, lutydyny, pikolin proste należy uważać jako pierwszą część zależności, która w dalszym przebiegu ulegnie podobnemu zakrzywieniu.
Tego radzaju przebieg współzależności napięcia powierzchniowego i dielektrycznego można wytłumaczyć wpływem sił elektrycznych na zmianę napięcia powierzchniowego. Dopóki na powierzchni jest niewiele zaadsorbowanych drobin, zmiany napięcia powierzchniowego wynikają wyłącznie z ich obecności i są proporcjonalne do ich ilości, gdyż dipole te nie oddziaływują na siebie. Zależność, wyrażona wzorem G i b b s a jest w tych wypadkach spełniona. Skoro jednak większa ilość dipoli znajdzie się na powierzchni, zaczyna się ich wzajemne oddziaływanie, modyfikujące wartość składowej pionowej i poziomej pola elektrycznego.
Elektrostatyczne odpychanie się dipoli osłabia działanie sił powierzchnio
wych, jako przeciwnie skierowanych, i tym samym wywołuje znaczną obniżkę napięcia powierzchniowego. Od tego miejsca jest dalsza obniżka napięcia powierzchniowego sumą wpływów : rosnącej ilości drobin zaadsorbowanych i równoczesnego działania składowej poziomej sił elektrycznych. Przy jeszcze większym wysyceniu powierzchni, przy dal
szym niewielkim przyroście dipoli na powierzchni występuje coraz sil
niejsze ich odpychanie się, powodujące jeszcze znaczne zmiany napięcia powierzchniowego. Natomiast wartość potencjału przestaje wzrastać, być może, na skutek odchyleń składowej pionowej.
Przy badaniu takich kontentracji, dla których wielkość zmian po
wierzchniowych leży w ostatnim przedziale krzywej, przekonalibyśmy się, że roztwory te różnić się będą odmienną wartością napięcia powierzchnio
wego, zaś potencjał dielektryczny wykazywać będą jednakowy. Przypa
dek tego rodzaju spotykamy w pracy B. Kamieńskiego i J. I n- glota19J dla kwasu glikocholowego. Z tego, widać, że w tych razach nie ma żadnego paralelizmu, ponieważ zmianom napięcia powierzchnio
wego towarzyszy prawie stale jednakowa wartość potencjału. Od chwili, w której czynnik elektryczny zaczyna wpływać również na obniżkę na
pięcia powierzchniowego, zmiana tegoż nie może być ścisłą miarą ilości zaadsorbowanych drobin na jednostce powierzchni. Stosowanie w tych wypadkach wzoru Gibbsa wykazuje odstępstwa.
Należy jeszcze zwrócić uwagę, że przebieg współzależności obu własności powierzchniowych, w charakterze podobny do wszystkich substancyj, jest pod względem wielkości dla każdej odmienny. Z diagramu widać, że jednakowej obniżce napięcia powierzchniowego towarzyszy dla różnych związków różna zmiana potencjału. Niekiedy małej obniżce
% Да odpowiada duży wzrost potencjału (np. dla lepidyny, chinaldyny),
O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym o dielektrycznym 57 w innym wypadku dużym wartościom °/o Да towarzyszy tylko nieznaczna zmiana własności elektrycznych (jak np. dla tetrahydrochinoliny).
Pomiaru napięcia powierzchniowego dokonywano metodą stalagmo- metryczną, uwzględniając czas tworzenia się kropli (6 sek), w tempe
raturze 25° C. Uzyskane wyniki zostały wyliczone w odniesiu do napię
cia powierzchniowego 0,1 n KCI, którego wartość przyjęto za jednostkę.
Metoda ta należy do metod dynamicznych pomiaru, gdyż równowaga na powierzchni nie zostaje całkowicie osiągnięta, zatem daje wyniki od
mienne od wielkości statycznych. Ponieważ metoda ta jest mocno kry
tykowaną przez wielu autorów20), jako mała dokładna, przeto należałoby się spodziewać, że statyczne wartości napięcia powierzchniowego mogą ujawnić przebieg krzywej % Да od mV nieco odmienny.
Jedną z metod statycznych pomiaru napięcia powierzchniowego jest metoda tensjometryczna2I). Zastosowanie tensjometru do pomia
rów, w zasadzie proste, napotyka na liczne trudności. Okazało się, że metoda ta daje dobre rezultaty dla czystych cieczy i tylko dla roztworów substancyj o malej drobinie. Natomiast przy badaniu roztworów sub- stancyj o dużej drobinie otrzymuje się zazwyczaj pomiary niepowtarzalne naskutek najróżnorodniejszych czynników. Wielkość napięcia powierzchnio
wego zmienia się wybitnie w czasie, zależy od wielkości wolnej po- wierzchi, od ilości użytej cieczy, jak również od sposobu czyszczenia i odrywania pierścienia platynowego i t.p. Po ustaleniu warunków po
miaru, wyeliminowaniu, niektórych z tych czynników i przy jaknajwiększej czystości naczyń i spokoju powierzchni uzyskano dla pewnych związków wysokomolekularnych wyniki powtarzalne.
Metodą tą przeprowadzono pomiary napięcia powierzchniowego dla roztworu 0,01 n chinaldyny w 0,1 n chlorku potasu. Uzyskane wyniki podaję w niżej zamieszczonej tablicy 1, i porównuję z wartościami otrzy
manymi na stalagmometrze.
TAB. 1. 0,01 m chinaldyna
Рн mV tensjometryczne stalagmometryczne
a dyn ° wzgl. °/o ° ° dyn a wzgl. ®/p Да
73,6 1,000 0 73,6 1,000 0
3,0 27 73,3 0,995 9,4 72,5 0,985 1,5
5,1 109 72,0 0,979 2,2 72,1 0,977 2,3
5,3 252 — — 71,3 0,969 3,1
5,5 420 68,2 0,926 7,4 70,2 0,951 4,9
— 487 — — —— 69,3 0,941 5,9
5,8 649 64,9 0,882 11,8 67,1 0,911 8,9
6,3 720 62,3 0,827 17,3 63,3 0,860 14,0
7,3 734 60,3 0,819 18,1 60.6 0,824 17,6
9,1 739 58,7 0,797 20,3 60,3 0,821 17,9
58 A. Waksmundzki
Z zestawienia tego wynika, że wartości te różnią się bardzo między sobą; otrzymane metodą tensjometryczną są dużo niższe od ozna
czonych stalagmometrycznie. Aby się przekonać, w jaki sposób różnica ta odbija się na przebiegu współzależności obu własności powierzchnio
wych (°/oAo od mV) przedstawiono tę zależność na rys 5. Krzywa nr I została wykreślona na podstawie wartości stalagmometrycznych, zaś nr II otrzymanych za pomocą tensjometru. Z diagramu widzimy, że dla wartości oznaczonych tensjometrem załamanie "krzywej następuje później przy większym obniżeniu napięcia powierzchniowego, aniżeli dla wartości stalagmometrycznych, przyczem charakter przebiegu pozostaje zasadniczo ten sąm. Przesunięcie krzywych pochodzi stąd, że wartości statyczne
O zależności pomiędzy napięciem powierzchniowym a dielektrycznym 59 obniżenia napięcia powierzchniowego są większe od dynamicznych.
Ponieważ pomiar potencjału dielektrycznego należy również do dyna
micznych, przeto krzywa I, wykreślona przy użyciu pomiarów stalagmo- metrycznych, odpowiada bardziej rzeczywistości. Równowaga powierz
chniowa spływającego strumienia cieczy (przy pomiarach potencjału) jest bliższa równowadze cieczy wypływającej ze stalogmometru w postaci kropel, niż równowadze powierzchni roztworu stojącego np. w naczyńku wagowym. Z tych względów porównywanie potencjału z danymi tensjo- metrycznymi jest niewłaściwe, Posiadać ono będzie znaczenie dla war
tości potencjałów, oznaczonych metodą statyczną.
ADNOTACJA.
Część eksperymentalną przedstawionej pracy wykonano w 1938/39 w Zakładzie Chemii Fizycznej i Elektrochemii U. J. w Krakowie. Z po
wodu wybuchu Il-giej wojny Światowej praca nie mogła być wcześniej ogłoszoną.
60 A. Waksmundzki
PIŚMIENNICTWO.
1) V. Lewis, Phil. Mag, 15, 1908/09.
2) Donnani Barker, Proc. Roy. Soc. 85, 557, 1911.
3) Me. Bain, Journ. Am. Chem. Soc. 91, 1683, 1907, 49, 2230, 1927.
4) Langmuir, Sixty Coll. Symph. Monogr. 63, 1928, Journ. Am. Chem. Soc.
38, 2221, 1916, 404, 1363, 1918, 39, 1885, 1917.
5) Harkins, Journ. Am. Chem. Soc. 38, 236, 1916, 39, 354, 1917, 42, 7CC’
1920, 43, 35, 1921.
6) T r a u b e, Lieb. Ann. 27, 265, 1891.
7) Szyszkowski, Zf. f. phys. Chem. 64, 385, 1908.
8) Langmuir 1. c.
9) B. Kamieński, Nature 134, 1934.
10) B. Kamieński, Bull. Acad. Pol. 515, 1935, 430, 1937.
11) B. K a m i e ń s к i, Pamiętnik XIV Zjazdu Przyrodo, i Lekarzy 19_3, Prze
mysł Chem. 282, 1933. Debye, Phys. Zf. 21, 178, 1920.
12) Lippman, Pogg. Ann. 149, 547, 1873, Wien. Ann. 11, 316, 1880, Helm
holtz, Wien. Ann. 16, 1, 1882.
13) В. Kamieński, Roczn. Chem. 17, 497, 1937.
14) Frumkin, Zf. f. phys. Chem. 190, 111, 1924.
15) B. Kamieński, Bull. Acad. Pol. 515, 1935, Roczn. Chem. 1937.
16) Frumkin, 1. c.
17) B. Kamieński, Buli. Acad. Pol. 309, 1935.
18) J. I n g 1 o t, Potencjał diel. i napięcie powierzchniowe niektórych org. zwią
zków Lwów 1937.
19) B. Kamieński i J. IngloL Buli. Acad. Pol. 1935.
20) T o m i n a g a, Biochem. Zf. 140, 1923, Lecomte du Noüy, Biochem. Zf. 155, 1925, Junker, Koli. Zf. 52, 231, 1930, Lottermoser, Koli. Zf. 63, 295,1933.
21) Le Comte du Noüy, Biochem. Zf. 155, 1925.
22) A. Waksmundzki, Rocznik U. M. C. S. 1946.
On the relation between the surface tension and the dielektric potential
SUMMARY
Surface properties of solutions appear as surface tension and simul
taneously as the dielectric potential. The question what is the relation between both these properties of surface was the subject of theore
tical considerations and many experiments of various authors. The theory says, that horizontal component of electric forces should also have an influence on the value of surface tension. The experimental gaugings indicate a parallelism between them, but not always, as has been shown by prof. B. Kamieński. In the present paper the sur
face tensions of ivestigated solutions were compared with corresponding values of dielectric potential. The parallelism of development of both these properties is evident in quoted examples.
However tetrahydroquinoline solutions constitute an exception, the surface tension of which is greater than the dielectric potential changes, on the contrary to these indicated by quinoline solution.
Such behaviour can be explained by the more inclined orientation of their molecules to the level of the surface. The vertical component remains small and gives therefore small changes of dielectric potential.
In such a case there appears a greater horizontal component of electric forces, the dipoles repulse each other and therefore act in opposite direction to the surface forces. Thus the surface tension diminishes once more.
The reciprocal relation between both these properties was repre
sented graphically as a curve. At first its development shows a linear correlation and afterwards it begins to bend. When a great amount of molecules is adsorbed at the surface area there apears the same phenomenon of electrostatical repulsion of dipoles. Then the surface tension is influenced by the amounts of adsorbed molecules and by the activity of horizontal component of electric forces. Hence the changes of surface tension of solutions in these cases can not be a measure for amounts of adsorbed molecules at the surface area.
The correlation observed between surface tension and the die
lectric potential corresponds well with the Helmholtz-Lippman theory.
Annales Universitatis M. C. S. Lublin.
Nakład 750 egz. format 61x86. V kl. 80 gramm. A. 15671.
Druk. „Sztuka" Zrzesz. Rob. Lublin, Kościuszki 8.
